Proizvodnja niobija

Feb 27, 2024

Kovinski niobij se lahko proizvede z elektrolizo staljenega kalijevega niobijevega heptafluorida ali z redukcijo kalijevega niobijevega heptafluorida s kovinskim natrijem ali niobijevega pentoksida s kovinskim aluminijem. Čisti niobij se uporablja v elektronskih ceveh za odstranjevanje ostankov plinov. Dopiranje jekla z niobijem izboljša oksidacijsko odpornost jekla pri visokih temperaturah in izboljša varilne lastnosti jekla. Niobij se uporablja tudi pri izdelavi visokotemperaturnih kermetov.
Izkopana ruda je podvržena postopku ločevanja, da se ločita tantalov pentoksid (Ta2O5) in niobijev pentoksid (Nb2O5) od drugih mineralov. Prvi korak v procesu je reakcija s fluorovodikovo kislino:
Ta2O5+ 14 HF → H2[TaF7] + 5 H2O
Nb2O5+ 10 HF → 2 H2[NbOF5] + 3} H2O
Jean-Charles Galisa de Marinha je izumil industrijske metode ločevanja, ki izkoriščajo razlike v topnosti v vodi, ki jih imajo fluoridni kompleksi niobija in tantala. Nova metoda nato uporabi organsko topilo, podobno cikloheksanonu, za ekstrakcijo fluorida iz vodne raztopine in nato vodo za ekstrakcijo kompleksov niobija in tantala ločeno iz organskega topila. Dodatek kalijevega fluorida obori niobij v kompleks kalijevega fluorida, medtem ko dodatek amoniaka obori niobijev pentoksid:
H2[NbOF5] + 2 KF → K2[NbOF5] ↓ + 2} HF

Niobium Hafnium AlloyNiobium Hafnium AlloyNiobium Hafnium Alloy

 

 

Nato:
2 H2[NbOF5] {+ 10 NH4OH → Nb2O5↓ + 10 NH4F + 7} H2O
Obstaja več metod redukcije iz sestavljenega v kovinsko stanje. Ena je elektroliza staljene mešanice K2[NbOF5] in natrijevega klorida, druga pa redukcija niobijevega fluorida z natrijem. Ta metoda daje kovinski niobij visoke čistosti. V obsežni proizvodnji se redukcija Nb2O5 običajno izvaja z uporabo vodika ali ogljika. Druga metoda uporablja aluminotermično reakcijo, pri kateri železov oksid in niobijev oksid reagirata z aluminijem:
3 Nb2O5 + Fe2O3 + 12 Al → 6 Nb + 2 Fe + 6} Al2O3
Majhna količina oksidacijskega dodatka, podobnega natrijevemu nitratu, lahko okrepi zgornjo reakcijo. Pri tem nastanejo aluminijev oksid in fero-niobijeve zlitine, ki se lahko uporabljajo v proizvodnji jekla. Ferro Niobium običajno vsebuje 60 % do 70 % niobija. Brez dodatka železovega oksida aluminotermalna reakcija proizvaja kovinski niobij, vendar šele po postopku čiščenja za proizvodnjo niobijevih zlitin visoke čistosti s superprevodnimi lastnostmi. Metoda, ki jo uporabljata dva največja svetovna distributerja niobija, je taljenje v vakuumskem elektronskem žarku.
Od leta 2013 Brazilian Metallurgical and Mining Company Limited (portugalsko: Cia. Brasileira de Metalurgia & Mineração) nadzoruje 85 % svetovne proizvodnje niobija. Ameriški geološki zavod ocenjuje, da se je proizvodnja niobija povečala z 38.700 ton leta 2005 na 44.500 ton leta 2006. Svetovne zaloge niobija so ocenjene na 4,4 milijona ton. Med letoma 1995 in 2005 se je proizvodnja več kot podvojila s 17.800 ton, med letoma 2009 in 2011 pa je proizvodnja ostala stabilna pri 63000 tonah na leto.

Morda vam bo všeč tudi